结构变化的节能潜力计算的方法论研究

结构变化的节能潜力计算的方法论研究_纪念中国社会科学院建院三十周年学术论文集·数量经济与技术经济研究所卷

结构变化的节能潜力计算的方法论研究

姚愉芳

一、背景

1．近年来，高耗能工业的超常规发展，造成全国煤、电、运全面紧张，出现了自1978年以来前所未有的严峻局面，既给经济发展和人民生活造成了不良影响，也因以煤为主的化石燃料的消费大量增长而形成了严峻的环境压力。

党的十六届五中全会在《“十一五”发展规划建议》(以下简称《建议》)中提出，“在优化结构、提高效益和降低消耗的基础上，实现2010年人均国内生产总值比2000年翻一番;资源利用效率显著提高，单位国内生产总值能源消耗比“十五”期末(即2005年末)降低20%左右。”把单位GDP能源消耗(以下简称为能源强度)降低20%左右作为《建议》的重要约束性指标，在历史上是从未有过的，是一项影响深远的重大决策。这个量化指标，是在我国实行节能优先战略的20多年实践的高度总结。

政府制定的节能目标，不是仅针对“十一五”的规划，更是今后几十年发展需要的一个规划目标，要长期实施。

节能目标是促进我国经济结构优化和经济健康增长、改善环境和气候变化、保障能源持续供应的有效措施之一。应从战略高度认识实现节能目标的重要性与紧迫性。

要降低单位GDP的能源消费量主要从两方面进行:一是效率节能(或称为技术节能)，即使单位产品能耗下降;二是结构节能，即产业、行业、产品结构、企业结构、地区结构、贸易结构、能源结构等变化引起的能耗的变化，还有价格、政策等作用。

为了实现“十一五”期间降耗指标，结构变化和经济增长方式转变具有多大的潜力，结构如何转变才能支撑“十一五”降耗指标的实现，是本文研究内容的核心。

2.目前国内外学术界对效率(技术)节能和结构节能的作用(对节能量或对能源强度变化的贡献)研究结论差异很大。早期研究成果的结论是技术节能占20%～30%，结构节能占70%～80%。近几年不少国内外学者发表的文章，以部门划分为基础，计算节能的因素贡献份额，其得到的结果应该是部门能源强度和部门结构对总能源强度变化的贡献份额。但将此计算结果定义为总能源强度变化的技术贡献与结构贡献，并得到中国自1990年以来，结构节能的贡献很小、甚至为副作用的论点是不确切的。引起部门能源强度变化的主要因素有:①产品的能源利用效率。②产品结构调整。③产品附加值变化。能源利用效率的变化是技术贡献，产品结构调整、产品附加值变化与部门结构变化三者之和的节能是结构贡献的。因此，有必要进行深入研究，以期得到符合客观实际的结论。同时也为2010年节能目标的实现中结构节能的作用提供可信的依据。

二、计算结构节能贡献份额与效率节能贡献份额的方法论研究

1．总能源强度的技术节能与结构节能贡献份额计算方法。

(1)迪维西亚参数法Parametric Divisia Method(拉氏指数法是这种方法的一个特例)。

E_t为t年所有部门消耗的能源;

E_it为t年i部门消耗的能源;

Y_t为t年所有部门的总产值(增加值);

Y_it为t年i部门的总产值(增加值);

S_it为t年i部门产值占全部部门总产值的比重

e_t为t年每单位产值所消耗的能源，

e_it为t年i部门每单位产值所消耗的能源，

主要想法就是把从0年(基年)到T年(计算年)的总能源强度变化分解为三种因素的影响:产量影响(production effect)、结构影响(structural effect)和部门能源强度的影响(intensity effect)。

由

两边对t求导:

在0和T之间对t积分得到(有两种不同的形式):

以及

可以证明，在符合下面条件的前提下:

min(Y₀，Y_T)≤Y_t≤max(Y₀，Y_T)，min(e₀，e_T)≤e_t≤max(e₀，e_T)，0≤t≤T

成立

这里的α是0和1之间的一个待定参数。以上两个积分等式的右端各项类似处理，可以得到:

1)迪维西亚参数方法1(Parametric Divisia Method1)

上式右端的三项分别表示产量影响、结构影响和部门能源强度影响。

2)迪维西亚参数方法2(Parametric Divisia Method2)

上式右端的三项分别表示产量影响、部门结构影响和部门能源强度影响。

这里的α、β、γ_i都是在0和1之间的待定参数。注意到上面两个式子中，尽管我们都用同样的字母代表参数，但事实上它们并不完全相同。

以前在一些文献中经常出现的方法就是我们这两种方法的特例:

The Laspeyres/Paasche Method就是在迪维西亚参数方法2中，取α=β_i=0，γ_i=1;

采用了迪维西亚参数方法1和迪维西亚参数方法2，通过对应项相等求解参数。我们可以确定出一组两种方法共同的相等的参数α、β_i、γ_i，它们是由给定的基年和计算年的数据内生得到的，避免了我们随意确定参数的主观性。参数的表达式如下:

在把这些参数代入到迪维西亚参数方法1或者迪维西亚参数方法2中，就可以计算出各种因素影响的大小了。

这时，三种因素(产量影响、结构影响和部门能源强度影响)之和可能不等于E_T－E₀，这是由于我们所取的参数与实际上使等式成立的参数还是不同的，原来的基础数据误差也带入到了当前的误差中，它们之间的差额作为误差项记录。所以具体体现在数据上，E_T－E₀应该等于三种因素(产量影响、结构影响和部门能源强度影响)之和再加上一个误差项。

(2)迪维西亚分解法

式中，第一项和第二项表示t年能源消费，由0年相同的能源强度在t年所生产的产值决定;第三项表示0年到t年因行业部门能源强度变化而引起的总能源强度变化;第四项表示行业部门结构变化而引起的总能源强度的变化。

(3)能源强度法

式中，第一项表示部门结构变化导致总能源强度变化，其中e_i0(S_it－S_i0)为i产业部门在总产出中比重变化(即结构变化)引起的总能源强度变化;第二项为部门能源强度变化导致的总能源强度的变化，其中(e_ite_i0)S_it为i部门能源强度的变化而引起的总能源强度的变化。

(4)改进型结构分解法

式中，第一项为部门能源强度变化导致的总能源强度变化;第二项为部门结构变化引起的总能源强度变化。

2.节能的结构贡献、效率贡献定义尚不明确。从前面四个计算公式中可以看到，每个公式主要包括两个部分:一是由于部门能源强度变化而导致的总能源强度变化;二是由于部门结构变化而导致的总能源强度变化(前提为以分部门进行计算)。

应引起注意的是，部门能源强度变化(部门能源消费量/部门增加值)的主要因素:一是产品能源强度变化，主要指终端利用环节技术效率改进和能源转换效率改进而引起的，称之为产品节能或效率(技术)节能;二是部门结构下面的产品结构调整引起的部门能源强度的变化;三是由于产品附加值变化(全要素生产率提高，即广义技术进步)。即

所以，将计算结果中由于部门能源强度变化导致的总能源强度变化称为能源利用效率贡献(简称为技术节能——总能源强度下降条件下)，将由于部门结构变化导致的总能源强度变化称之为结构贡献，是不确切的，甚至得到错误的结论。

三、1995～2004年我国部门结构贡献份额与部门能源强度贡献份额计算结果(29个部门，其中工业19个、能源工业5个)

表1　1995～2004年总能源强度变化中部门能源强度贡献份额与部门结构贡献份额

注:①总能源强度单位为吨标煤/万元增加值。②增加值为2000年价格。③部门强度贡献份额、部门结构贡献份额单位为%。

计算结果表明:

第一，四种方法计算结果相近。

第二，1995～2002年总能源强度呈下降趋势。此阶段内，部门能源强度节能贡献份额大，结构节能贡献小。

第三，2002年以后总能源强度呈上升趋势。此阶段内，部门能源强度仍起节能作用，而部门结构节能贡献为负，即由于此阶段内，高耗能工业快速增长，结构重型化，结构变化造成总能源强度上升。

第四，部门能源强度由技术、产品结构、增加值率变化三部分组成，应对部门能源强度组成成分进行分解，最好的方法是将部门再细分为主要产品类。这时，部门能源强度中产品能源强度(单位产品消耗能源量)变化，即为利用技术变化(或能源利用效率变化)，而产品结构变化和增加值率变化部门对总能源强度变化的贡献都应并入结构贡献中。

第五，1995～2002年间部门能源强度节能贡献的原因是，此阶段内29个部门能源强度均呈下降趋势，尤其是一些工业部门能源强度下降幅度大，详见表2和图1。

表2　11个工业部门能源强度表

注:①能源强度单位为吨标煤/万元增加值。②增速为年均速度，单位为%，负值为下降，其中1997年值为1995～1997年年均下降速度，2000年值为1995～2000年年均下降速度。

第六，1995～2002年间部门结构变化较小(详见表3)。从表3中可以看出，1995～2002年高耗能工业部门结构变化小，而机械制造业，尤其是交通运输设备制造业、通信设备计算机设备制造业等部门结构变化大。

图1　11个部门1995～2002年能源强度变化(吨标准煤/万元增加值)

表3　1995～2002年部门增加值比重变化(%)

续表

第七，2002～2004年总能源强度呈上升趋势，工业部门尤其是高耗能工业部门的能源强度上升，主要原因是工业结构重型化和高耗能工业结构比重增加所造成，尽管2002～2004年间高耗能工业的产品能耗大部呈下降趋势，但其引起的能源强度下降幅度远远低于工业结构重型化引起的能源强度上升幅度(详见表4、表5、表6和图2)。

表4　2002～2004年11个工业部门能源强度变化

表5　2002～2004年部分高耗能工业部门结构变化(%)

四、1995～2004年不同阶段能源利用效率(技术)与结构节能贡献份额计算结果

1.要想得到能源利用效率与结构节能贡献份额，必须对部门能源强度变化进行分解，即将产品能源强度变化先分解，需对一些工业部门1995～2004年间产品能源强度变化进行了分析研究，对表2中11个工业部门的能源强度进行了分解(分解依据参照表6和表7)。

图2　11个部门1995～2004年能源强度变化(吨标准煤/万元增加值)

2.有关工业部门能源强度分解参考依据。

(1)高耗能工业部门产品能源消耗(详见表6)。

表6　高耗能工业部门产品能源消耗

注:*为2003年数据。

资料来源:中国可持续能源项目。

(2)对一些工业部门的产品技术节能和结构节能进行了分析计算。其中，有色金属(10种产品)1995～2000年技术节能贡献率为19.6%、结构节能贡献率为80.4%;2002～2003年技术节能贡献率为13.4%、结构节能贡献率为－113.4%。纺织业1995年、2000年和2002年每吨纱用电量分别为2302千瓦时、2329千瓦时和2443千瓦时;每百米布用电量分别为30千瓦时、38.11千瓦时和38千瓦时;每百米丝织品用电量分别为54.6千瓦时、64.2千瓦时和47千瓦时。

3.将1995～2004年结构与能源效率贡献份额计算结果列于表7。

表7　1995～2004年结构节能贡献与能源效率贡献

续表

注:增加值为2000年价。

4.计算结果初步分析。

第一，未分解前的计算结果应称为部门能源强度贡献与部门结构贡献，分解后的计算结果可称为效率贡献与结构贡献。

第二，计算结果表明，1995～2000年总能源强度下降中，结构节能贡献还是很大的，大多在60%以上。2000年后总能源强度呈上升趋势，这时的结构节能起副作用，这是由于高耗能工业超常发展造成部门结构重型化而引起的，说明结构变化对总能源强度变化影响很大。

第三，我们认为，由于目前统计数据的部门分类较粗，得到的计算结果不能要求过于严格，趋势正确即可。为进一步提高此领域研究成果的准确性，有必要将高耗能工业部门中产品结构、产品能源强度收集、分析，将技术节能与结构节能贡献计算到产品层次(主要高耗能产品)，这将使研究成果更好反映实际情况。但从目前数据的掌握程度来看，做到产品层次难度很大，需要做很多基础性的工作。

［参考文献］

1．The application of the Divisia Index to the decomposition of changes in industrialenergy consumption，(X.Q.Lin，B.W.Ang and H.L.Ong)，The Energy Journal，vol.13，no.4

2．韩智勇等:《中国能源强度与经济结构变化特征研究》，《数理统计与管理》2004年第11期

3．胡萌:《再论我国能源强度降低问题》，《统计研究》2006年第6期

(原载《数量经济技术经济研究》2007年第4期)